온실가스 왜 천덕꾸러기 됐나

지난 세월 온실가스는 지구가 지금의 평균온도 14℃를 유지하는데 혁혁한 공을 세웠다. 온실가스가 없다면 지표면에 도달한 태양에너지가 대부분 우주공간으로 빠져나가 지구의 평균온도는 영하 18℃수준으로 떨어진다는 것이 과학자들의 분석이다.

이런 공로에도 이제 온실가스는 인류의 미래를 어둡게 만드는 ‘공적’이 됐다. 지구온난화로 인한 기상이변이 속출하고 있고 여기저기서 피해가 발생하고 있다. 우리나라만 해도 폭염이 점점 길어지고 있고 이로 인한 사망자가 발생하는 등 이상조짐이 이미 발생하고 있다.

대책을 마련하지 않는다면 상황은 더욱 나빠질 전망이다. 지구온난화의 원인인 온실가스는 지구 온난화를 야기한다. 지구온난화는 더 많은 온실가스를 부르고, 다시 지구온난화가 가속화된다. 서로 꼬리를 물며 상승작용을 일으키고 지구는 점점 인류가 살기 힘든 곳이 돼가고 있다.

흔히 지구 온난화하면 극지방의 빙하가 녹는 장면이 머리속에 떠오른다. 빙하가 녹으면 해수면이 높아지고 인구 9000명의 섬나라 투발루는 바다에 잠기는 운명에 처한다. 먼 나라의 이야기처럼 들리지만 우리나라와 관계가 없다고 할 수는 없다. 극지방의 얼음이 녹으면 전지구적 온난화가 가속화하기 때문이다.

빙하가 녹으면 태양빛 반사 줄어들어 기온 상승

우선 태양빛 반사 문제를 생각해볼 수 있다. 모든 빛을 반사하는 흰 표면은 반사율이 1이고 모든 빛을 흡수하는 검은 표면은 반사율은 0이다. 지구의 반사율은 0.3 가량이다. 지표면에 도달하는 태양빛의 3분의 1 가량이 반사된다.

2005년 그린란드의 빙하, 빙산, 그리고 만년설의 세부 모습을 담은 장면. 과학자들은 이 방대한 덩어리가 점점 엷어지고 있으며 그 이유를 지구온난화 때문이라고 지적하고 있다.

빙하 등 얼음의 반사율은 무척 높다. 얼음과 눈으로 가득찬 극지방의 반사율은 0.8 정도로 태양빛의 80% 가량을 돌려보낸다. 지구온난화가 진행돼 얼음이 녹아 바다가 되면 얼음의 높은 반사율은 0.1도 안되는 바다의 반사율로 바뀌고 만다. 인간은 지구온난화를 통해 최고의 반사체를 최악의 반사체로 바꾸고 있는 것이다.

얼음이 더 많이 녹을수록, 즉 바다가 더 많이 드러날수록, 더 많은 태양에너지가 바다를 데우는데 사용된다. 그 결과 상승효과가 나타난다. 더 많은 얼음이 녹게 되고 더 많은 에너지가 지구 표면에 도달, 지구온난화를 부채질한다. 다시 더 많은 얼음이 녹는다. 이것이 ‘얼음-반사율 피드백’이다.

상황은 이미 심각한 수준이다. 2005년 미국 국립빙설자료센터(NSIDC)는 최근 5년 동안 북극 빙하의 25%가 사라진 것으로 추정하고 있다. 반세기 안에 빙하가 완전히 사라질 수 있을 것이라는 경고도 나온다.

극지방의 얼음이 녹으면 해류가 바뀌게 된다. 바닷물이 얼면 염분이 얼음 바깥으로 빠져나오는데, 짠물은 무거워 바다 아래로 가라앉는다. 지금까지 그린란드 등 극지방에서는 어마어마한 양의 바닷물이 해저로 가라앉고 열대 지방의 따뜻한 물이 극지방으로 이동하는 과정이 계속됐다. 그 결과 지구 전역에 걸쳐 엄청난 양을 이동시키는 컨테이너 벨트가 만들어졌다.

극지방의 얼음이 녹고, 그 결과 컨테이너 벨트의 원동력이 되는 짠물이 줄어든다면 해류 이동은 현저히 줄어든다. 상황이 악화돼 해류순환이 중단되면 더운 지역은 계속 더워지고 추운 지역은 계속 추워진다.

영구동토층 녹으면 탄소 방출 늘어나

극지방이 녹기 시작하면 영구동토층이 대거 탄소를 뿜어낼 수도 있다. 이른바 ‘탄소와 기온의 피드백’이다. 최소 2년 동안 녹지 않고 얼어붙어 있는 땅인 영구동토층은 시베리아 동부 같은 지역은 두께가 1.6km에 달하고 알래스카 지역은 수십미터에서 수백미터에 이르기까지 다양하다.

온실가스와 관련해 영구동토층이 중요한 이유는 바다와 산림에 이어 가장 큰 탄소 저장고이기 때문이다. 영구동토층 위에는 여름에는 녹는 활성층이 존재한다. 이곳에서 자라다 죽은 식물은 낮은 온도 때문에 완전히 분해되지 못한다. 이 과정에서 남은 유기물은 영구동토층으로 밀려나 보관된다.

영구동토층이 녹기 시작하면 오랜 세월 동안 얼어있던 유기물이 분해되기 시작하면서 이산화탄소나 메탄이 배출된다. 북극 일부 지역에서는 이런 과정이 이미 진행 중이다. 영구동토층이 녹기 시작한 한 지역의 메탄 방출량은 증가율이 60%에 달한다. 온실가스 배출이 늘어나면 온난화는 가속되며 탄소 배출과 기온 상승은 서로 상승작용을 일으킨다.

전 세계 영구동토층에 얼마나 많은 탄소가 저장돼 있는지는 정확히 파악되고 있지 않지만 4500억톤에 달한다는 추정이 있다. 2004년 현재 전세계 이산화탄소 배출량은 490억톤 가량인 점을 감안하면 막대한 양이다.

수증기 먹은 대기, 온난화 가속

기온이 올라가면 ‘수증기-기온 피드백’이 발생한다. 기온이 오르면 대기는 더 많은 수증기를 함유할 수 있게 된다. 대기가 따뜻하면 따뜻할수록 대기는 지구 표면에서 증발을 계속 유도, 수증기의 양은 점점 많아진다. 그런데 수증기는 대표적인 온실가스 중 하나다. 대기 중에 수증기가 많아지면 대기의 온실효과는 더욱 커지고 결국 지구온난화는 한층 가속된다.

중국의 한 공장 굴뚝 사이로 시커먼 연기가 나오고 있다. 연기에 대거 포함된 온실가스는 다시 온실가스를 부르는 악순환을 가져온다.

결국 온실가스 배출량이 늘어나 지구온난화가 진행되면 될수록 지구온난화는 더욱 빠르게 진행된다. 기후시스템을 살짝 건드린 것이 거대한 변화로 이어지는 셈이다. 가속페달만 있고 제동장치는 없는 자동차와 같다.

문제는 지금 당장 온실가스 배출을 줄인다고 하더라도 지금 당장 효과가 나타나지는 않는다는 점이다. 늘어나는 온실가스가 여러 피드백 작용을 거쳐 더 많은 온실가스를 부르는데, 이렇게 늘어난 온실가스는 없애기도 힘들다. 가장 대표적인 온실가스인 이산화탄소는 최대 200년까지 대기 중에 머무르는 것으로 알려져 있다.

없애기 어려운 온실가스, 빠른 대책이 상책

반대로 생각하면 온실가스 배출을 빨리 줄이면 줄일수록 그만큼 더 이익이라는 이야기가 된다. 일단 일정선을 넘으면 눈덩이처럼 커지고 당장 없애기도 어려운 온실가스는 배출을 줄이는 편이 더 합리적인 선택이다.

아쉽게도 온실가스 배출량 감축은 쉬운 일이 아니다. 한 국가가 온실가스 감축에 나선다고 하더라도 다른 나라가 더 많은 온실가스를 배출하면 아무런 효과가 없다. 전 세계 모든 국가가 온실가스 감축에 나서야 하는 이유다. 정치적인 이유 때문에 제대로 이뤄지지 않고 있긴 하지만 미래를 위해 반드시 해결해야 하는 과제다.

인류가 수백년에 걸쳐 삶을 영위한다면, 애당초 기후변화 같은 문제는 걱정하지 않아도 될 것이다. 노년에 닥칠 기상이변을 걱정한 나머지 젊었을 때 온실가스 배출을 줄일게 분명하기 때문이다.

아쉽게도 수명이 100년도 되지 않는 인류는 당장 자신에게 해가 없기 때문에 온실가스를 배출하는데 거리낌이 없다. 지구온난화를 부르는 여러 피드백 중 ‘인간-온실가스 피드백’이 지구온난화에 가장 큰 영향을 미친다는 이야기가 나올만도 하다.